中國(guó)科學(xué)家對(duì)嫦娥六號(hào)從月球背面南極-艾特肯盆地采集的28億年前的玄武巖樣品進(jìn)行了研究，揭示了月球背面月幔物質(zhì)的“超虧損”特征，并提出了其成因的兩種可能模型。這項(xiàng)成果為全面了解月球早期殼-幔演化歷史提供了關(guān)鍵信息。

研究成果論文由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合多家科研院校的研究團(tuán)隊(duì)共同完成，并于北京時(shí)間7月9日夜間以封面文章形式在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》上線(xiàn)發(fā)表。月球正面相對(duì)平坦，有廣闊的玄武巖平原；背面則高地遍布，月海稀少。過(guò)去所有的月球采樣任務(wù)都只在月球正面進(jìn)行，導(dǎo)致月球背面樣本缺失，使得背面深部月幔特征一直是未解之謎。2024年6月，嫦娥六號(hào)任務(wù)成功實(shí)現(xiàn)人類(lèi)首次月球背面采樣，帶回珍貴的月球背面樣本，為研究月球背面的深部月幔物質(zhì)打開(kāi)了前所未有的窗口。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥六號(hào)采回樣品中28億年前的玄武巖屑進(jìn)行詳細(xì)和深入研究，發(fā)現(xiàn)形成這些玄武巖的“初始原料”即月球內(nèi)部的深部物質(zhì)極其“貧瘠”，專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)為“超虧損”。這意味著它非常缺乏那些容易熔融、隨巖漿上涌的元素（即不相容元素）。

為解釋這種極端的“超虧損”特性，研究團(tuán)隊(duì)提出兩種可能的模型。一種是“先天貧瘠”模型，認(rèn)為在月球形成初期，整個(gè)月球是一個(gè)巨大的巖漿海洋。巖漿海洋冷卻結(jié)晶時(shí)，重的礦物沉到底部形成下月幔，輕的礦物浮到頂部形成月殼。在這個(gè)過(guò)程中，不容易進(jìn)入早期結(jié)晶礦物的元素被帶走，留下深部的殘余物質(zhì)本身就非?！柏汃ぁ薄Ａ硪环N是“后天改造”模型，認(rèn)為月球背面經(jīng)歷了巨大的南極-艾特肯盆地撞擊事件，后期強(qiáng)烈的火山活動(dòng)影響并改造了相對(duì)淺部的月幔區(qū)域，大量巖漿被抽取出來(lái)并噴發(fā)到表面或侵入到月球地殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質(zhì)變得極度“貧瘠”，形成“超虧損”狀態(tài)。

如果“先天貧瘠”模型成立，意味著嫦娥六號(hào)玄武巖可能來(lái)自深部、未受后期事件顯著擾動(dòng)的、由巖漿洋直接結(jié)晶形成的“超虧損”月幔。這表明月球正背面深部的月幔物質(zhì)，在最初的巖漿洋形成時(shí)可能是相似的、對(duì)稱(chēng)的。人們目前看到的月球正背面的顯著差異，可能只是后期月質(zhì)作用改造結(jié)果的“表面現(xiàn)象”。

如果“后天改造”模型成立，則表明南極-艾特肯盆地形成時(shí)的巨型撞擊事件不僅重新塑造了月球的表面形態(tài)，還深刻影響了月球內(nèi)部的物質(zhì)組成，造成揮發(fā)性元素丟失以及同位素分餾。這為理解太陽(yáng)系內(nèi)其他類(lèi)地天體的早期殼-幔分異演化提供了新的思路——巨型撞擊作用不僅僅是重塑表面形貌，也可能推動(dòng)行星內(nèi)部物質(zhì)演化。

無(wú)論嫦娥六號(hào)玄武巖源區(qū)是月球最初形成的“先天狀態(tài)”，還是后期巨型撞擊作用的“改造結(jié)果”，其南極-艾特肯盆地下方發(fā)現(xiàn)的這種“超虧損”月幔都是人類(lèi)首次直接獲取月球背面深部物質(zhì)特性的關(guān)鍵證據(jù)，為人們了解月球早期內(nèi)部如何分層、冷卻和演化提供了獨(dú)一無(wú)二的信息。